Способ получения тетрабутоксититана

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАБУТОКСИТИТАНА электрохимическим растворением насыпного титанового анода в электролите бутаноле, в присутствии хлорида лития при постоянной плотности тока, с последующей отгонкой бутанола, возвратом хлорида лития в процесс и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения его производительности, предварительно получают тетрабутоксититан до установления концентрации 2 28% в стационарном режиме электролиза и затем непрерывно пропускают электролит со скоростью 0,04 0,6 л/ч на 1 дм² катодной поверхности при катодной плотности тока 2 6 А/дм².

Изобретение относится к улучшенному электрохимическому способу получения тетрабутоксититана, который применяется в производстве высокоочистных оксидов и гомогенных композиций на их основе для оптики, электроники, источников энергии.
Целью изобретения является упрощение способа и повышение его пpоизводи-тельности.
П р и м е р 1. Горячий раствор (температура 100^оС) перегнанного бутилового спирта (420 г), содержащего 15 г хлорида лития (3,75 мас.), заливают в электролизер из нержавеющей стали с насыпным титановым анодом, содержащим 80 мас. губчатого титана и 20 мас. порошкового титана. Электролиз осуществляют постоянным током 8 А (плотность тока 4 А/дм²) при напряжении 19-25 В. Контроль за ходом электролиза осуществляют по величине тока, температуры, напряжения и концентрации алкоголята в электролите.
Предварительно электролиз проводят в стационарном режиме до рабочей концентрации (14,28% ). По достижении этой величины включают подачу исходного электролита со скоростью 0,12 л/ч дм². Уровень жидкости в дозаторе поддерживается постоянным. В приемный сосуд на выходе электролизера поступает послеэлектролизный раствор. Пропускают 335 А ч и нарабатывают 6750,7 г раствора. Раствор фильтруют и производят отгонку бутанола. Бутиловый спирт и хлорид лития в количестве 230 г (95% от исходного) возвращают в процессе. Выделяют 956,4 г тетрабутоксититана, что составляет выход по току 90% выход по веществу 94,4%
П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, но скорость подачи электролита 0,04 л/ч дм². Пропускают 335 А ч и нарабатывают 3790 г раствора, содержащего 25,04% тетрабутоксититана. Выделяют 941,44 г тетрабутоксититана. При этом выход по току 88,6% выход по веществу 92,5%
П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1, но электролиз осуществляют в протоке электролита со скоростью подачи 0,6 л/ч.дм². Пропускают 335 А.ч и получают 3645 г раствора с содержанием тетрабутоксититана 2,6% Выделяют 942,4 г тетрабутоксититана, что составляет выход по току 88,7% выход по веществу 92,8%
П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, но скорость подачи исходного электролита 0,03 л/ч дм². Напряжение при этом 30-35 В. Концентрация тетрабутоксититана в электролите 28% Электролиз нестабилен: при незначительных отклонениях концентрации в большую сторону наблюдается резкое увеличение напряжения до 40-45 В, происходит локальный перегрев электролита, образование газовых "подушек". Работа электролизера длительное время крайне затруднительна. Электролиз либо прекращают, либо увеличивают скорость подачи исходного электролита, чтобы перейти к более низким концентрациям.
При скорости подачи электролита менее 0,04 л/ч дм² (что соответствует концентрации тетрабутоксититана в растворе 27-28 мас. происходит нарушение стабильности работы электролизера. При этом наблюдается резкое возрастание напряжения, бурное газовыделение.
П р и м е р 5. Аналогичен примеру 1, но электролиз осуществляют в протоке электролита со скоростью его подачи 0,65 г/ч дм². Пропускают 335 А.ч, нарабатывают 5240,0 г раствора с содержанием тетрабутоксититана 1,8% выделяют 943,2 тетрабутоксититана. Выход по току 88,8% выход по веществу 92,8% Но условия стадии приготовления исходного электролита, стадии выделения целевого продукта в рецикл исходных продуктов усложнены большими объемами бутилового спирта.
П р и м е р 6. Аналогичен примеру 1, но электролиз осуществляют при плотности тока 2 А/дм². Напряжение при этом 18-23 В. Скорость подачи исходного электролита 0,05 л/ч дм². Пропускают 335А ч, нарабатывают 6334 г раствора с содержанием тетрабутоксититана 15% Выделяют 945,6 г тетрабутоксититана. Выход по току 89% выход по веществу 92,7%
П р и м е р 7. Аналогичен примеру 1, но электролиз осуществляют при плотности тока 6 А/дм², напряжение при этом 20-25 В. Электролит подают со скоростью 0,14 л/ч дм². Пропускают 335 А.ч и нарабатывают 6208,1 г раствора с содержанием тетрабутоксититана 15,3% Выделяют 944,8 г тетрабутоксититана, выход по току 88,9% выход по веществу 92,6%
П р и м е р 8. Аналогичен примеру 1, но плотность тока при электролите 1,5 А/дм², напряжение при этом 15-20 B, скорость подачи электролита, 0,035 л/ч дм². Пропускают 335 А.ч и нарабатывают 6050,6 г электролита с содержанием тетрабутоксититана 15% Выделяют 901,6 г тетрабутоксититана, что составляет выход по току 84,8% выход по веществу 88,1%
П р и м е р 9. Аналогичен примеру 1, но плотность тока при электролизе 6,5 А/дм², напряжение при этом 30-32 В, скорость подачи электролита 0,15 л/ч дм². Пропускают 335 А ч и нарабатывают 5589,2 г раствора с содержанием тетрабутоксититана 14,8% Выделяют 820,2 г тетрабутоксититана. Выход по току 77,2% выход по веществу 74,58%
Проведение процесса при плотности выше 6 А/дм² приводит к увеличению напряжения и снижению выхода по току и веществу 67% и 70% соответственно. Это связано с тем, что большая часть тока расходуется на распыление титана в растворе, что приводит к его загрязнению. При плотности тока менее 2 А/дм² также значительно снижается выход по веществу и току до 75% и 80% соответственно.
Сравнение производительности процесса в непрерывном и периодическом режимах приведено в табл. 1 и 2, показатели качества тетрабутоксититана даны в табл. 3.
Таким образом, по сравнению с известным в предлагаемом способе достигается увеличение производительности процесса синтеза тетрабутоксититана в 2,5 раза при одновременном упрощении способа за счет уменьшения числа операций, связанных с разгрузкой, загрузкой, мытьем и сушкой оборудования.
При этом качество целевого продукта и его выход соизмеримы или превышают таковые для известного способа.
Изобретение касается соединений титана, в частности получения тетрабутоксититана, применяемого в производстве высокочистых оксидов и гомогенных композиций на их основе для оптики, электроники и источников энергии. Цель повышение производительности и упрощение процесса. Его ведут электротехническим растворением насыпного титанового анода, состоящего из смеси губчатого и порошкового титана, в электролите бутаноле, в присутствии LiCl при постоянной плотности тока с последующей отгонкой бутанола, возвратом хлорида лития и выделением целевого продукта. При этом предварительно получают тетрабутоксититан до установления концентрации 2-28% в стационарном режиме электролиза и непрерывно пропускают электролит со скоростью 0,04-0,6 л/ч на 1 дм² катодной поверхности при катодной плотности тока 2-6 A/дм² Эти условия при периодическом режиме обеспечивают производительность до 6,6 10^-3кг/ч дм² при непрерывном режиме 16,9 10^-3 кг/ч дм² достижением выхода по току 88,9% и по веществу 92,6% при увеличении длительности процесса с 9 до 150 ч без снижения производительности и сокращении количества операций. 3 табл.